- •220400 «Управление в технических системах»
- •1. Общие рекомендации к предварительному расчету
- •2. Общие рекомендации к компьютерному моделированию
- •Тема 1. Система автоматического регулирования температуры воды на выходе теплообменника в тепломагистрали
- •Тема 2. Система автоматического регулирования разрежения газа в газопламенной печи
- •Тема 3. Система автоматического регулирования давления газа в газоходе газопламенной печи
- •Тема 4. Система автоматического регулирования расхода газа
- •Тема 5. Система автоматического регулирования давления пара в котле
- •Тема 6. Электромашинная следящая система воспроизведения угла (эсс)
- •Тема 7. Электромашинная следящая система (эсс) управления скоростью
- •Тема 8. Цифровая система программного управления тиристорным электроприводом (эп)
- •Тема 9. Автоматическое регулирование скорости электропривода в системе с подчиненным токовым контуром
- •Тема 10. Следящая система с комбинированным управлением
- •220400 «Управление в технических системах»
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Тема 6. Электромашинная следящая система воспроизведения угла (эсс)
Описание ЭСС.
Силовая ЭСС воспроизведения угла поворота исполнительного вала объекта в диапазоне мощностей до 100 кВт строится по схеме "электромашинный усилитель (ЭМУ) поперечного поля - исполнительный двигатель (ИД) постоянного тока". На функциональной схеме ЭСС ЭМУ (рис.П.6) приводится во вращение кинематически связанным с ним приводным двигателем (ПД), например, трехфазным асинхронным двигателем.
О бмотки управления ОУ1, ОУ2 ЭМУ питаются от электронного усилителя (ЭУ). ЭМУ является усилителем мощности и питает обмотку якоря (ИД), который через редуктор перемещает на угол исполнительный вал объекта (антенна, подвижная платформа и т.п.). С этим же валом кинематически связан движок потенциометра П2, выполняющего роль датчика углового перемещения. На вход ЭУ поступает напряжение , пропорциональное ошибке воспроизведения заданного угла : где k - коэффициент пропорциональности. Исполнительный двигатель поворачивает движок потенциометра П2 до тех пор, пока напряжение не станет равным нулю, т.е. когда .
24
ИД с редуктором развивает момент сил , достаточный для преодоления момента нагрузки , создаваемого объектом. Очевидно, что . На функциональной схеме показаны также обмотки возбуждения ПД, ИД и регулировочные элементы ЭМУ, используемые при его настройке.
Целью расчета является выбор коэффициента усиления ЭУ, обеспечивающего для заданной структуры и параметров передаточных функций (ПФ) устройств ЭСС работу системы с заданными показателями качества.
Исходные данные для расчета ЭСС приведены в табл. П.6.
Таблица П.6
Элементы ЭСС |
Передаточные функции |
Параметры |
Соединение ЭМУ-ИД |
|
|
Редуктор |
|
|
Электронный усилитель (ЭУ) |
|
|
Примечание. В табл. П.6. приняты следующие обозначения: - изменение угла поворота вала ИД; - изменение напряжения управления ЭМУ; - постоянная времени нарастания тока в короткозамкнутой обмотке ЭМУ; - постоянная времени разгона ИД; k1 - коэффициент усиления соединения ЭМУ ИД; i - коэффициент редукции (i>>1); - постоянная времени фильтра на входе ЭУ.
25
Тема 7. Электромашинная следящая система (эсс) управления скоростью
Описание системы.
Регулируемая величина y: скорость вращения вала двигателя измеряется тахогенератором постоянного тока ТГ. Выходное напряжение ТГ сравнивается с напряжением задатчика скорости потенциометра ПТ. Напряжение пропорционально значению задаваемой скорости (рис. П.7). Силовая часть ЭСС мощностью до 100 кВт образована по схеме "электромашинный усилитель (ЭМУ) поперечного поля - исполнительный двигатель (ИД) постоянного тока".
Р ис. П.7
Объект создает на исполнительном валу ЭСС момент нагрузки . Преобразование скорости вращения вала ИД в скорость вращения вала объекта осуществляется редуктором (Ред).
26
Элементы ЭСС |
Передаточные функции |
Параметры |
Соедине-ние ЭМУ-ИД |
|
|
Исполни-тельный двигатель (ИД) |
а) по управлению: б) по возмущению:
|
|
Тахогене-ратор (ТГ) |
|
|
Усилитель постоянно-го тока (УПТ) |
|
0,01ТФ 0,1 [c] - подлежит расчету |
Корректи-рующее устройство (КУ) |
|
- подлежат расчету |
Обмотки управления OУ1, OУ2 ЭМУ питаются от усилителя постоянного тока (УПТ). ЭМУ является усилителем мощности и питает якорную цепь ИД. Исполнительный вал ИД кинематически связан с валом тахогенератора (ТГ). Для обеспечения устойчивости (ЭСС используется сигнал внутренней отрицательной обратной связи (ООС) по току якоря ИД через сопротивление , который поступает на вход УПТ через корректирующее устройство (КУ).
Таким образом, на входе УПТ суммируются сигнал , пропорциональный требуемой скорости , и сигнал коррекции . УПТ и ЭМУ вырабатывают напряжение управления якорной обмоткой ИД, пропорциональное скорости , а напряжение стабилизирует работу ЭСС при изменении момента объекта.
На функциональной схеме ЭСС показаны также "вспомогательные" элементы ЭСС: обмотки возбуждения ПД, ИД и ТГ, регулировочные элементы ЭМУ.
Целью расчета является выбор коэффициентов передачи УПТ и КУ, обеспечивающих устойчивую работу ЭСС с заданными показателями.
Исходные данные для расчета ЭСС приведены в табл. П.7.
Примечания: 1. В табл. П.7. приняты обозначения: - постоянная времени нарастания тока короткого замыкания ЭМУ; - постоянная времени обмотки ЭМУ; - электромеханическая постоянная времени ИД; ТЯ - постоянная времени якорной цепи ИД;
27
Таблица П.7
kB - коэффициент передачи ИД по возмущению (изменение момента сил нагрузки MН); ТФ - постоянная времени сглаживающего фильтра на входе УПТ.
2. При расчете принять изменение момента сил нагрузки от 0 до МН ном = 0,1 1,2 [Hм].
28